CN101108484A

CN101108484A - 机器人

Info

Publication number: CN101108484A
Application number: CNA2007101422180A
Authority: CN
Inventors: 矢泽隆之; 竹内靖典; 荒川洋
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2005-09-30
Publication date: 2008-01-23
Also published as: KR100680394B1; CN1757491B; TW200626321A; JP2006102886A; KR20060052067A; CN1757491A

Abstract

本发明的目的在于提供一种可避免整个装置的大型化、笨重化且可确保手部的长的上下行程、也可实现手部移动速度的高速化的机器人。本发明的机器人包括可上下运动地支撑手部(2)的第1框架(3)和可上下运动地支撑该第1框架(3)的第2框架(4)，在第1框架(3)内在上下方向且并列排列有使手部(2)上下运动的第1滚珠丝杠(5)和使第1框架(3)相对于第2框架(4)上下运动的第2滚珠丝杠(6)，另外还收纳有直接或间接地和与第1滚珠丝杠(5)一体地旋转的第1齿轮及与第2滚珠丝杠(6)一体地旋转的第2齿轮连结的电动机(9)。

Description

机器人

本申请是申请人于2005年9月30日提交的、申请号为200510108544.0的、发明名称为“机器人”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是涉及具有保持工件的手部的机器人结构改良。

背景技术

作为将液晶面板用的玻璃基板等(在本说明书中将这些称为“工件”)在工件收纳用箱盒中存取或进行搬运的装置使用具有保持工件的手部的搬运用机器人。

现有技术中有一种机器人，如图5所示，在由固定的支柱构成的固定框架101上具有上下方向的导引件102，使手部103沿该导引件102上下移动(图中的符号A表示装置的总高)。作为用于使手部103上下移动的构成，有一种与图5所示不同，例如利用组装在固定框架上的伺服电动机通过减速机驱动皮带轮及皮带，由此使手部移动的结构等(参照专利文献1)。

[专利文献1] 日本专利特开平11-123675号公报

但是，在这样构成的机器人中，当需要上下方向的大的行程(在图5中用符号S表示)时就必须使导引件102上下延伸，相应地必须增加固定框架101的高度。这样的话，由于装置的总高A必然会变大，且必须得到稳固的支撑，所以存在整个机器人大型化、笨重化的问题。

另外，当采用使手部103沿1个导引件102移动的结构时，如果想要使工件迅速地上下移动就只能使手部103以相应的速度升降，从结构上来说极限行程速度较小，且如果使其高速动作的话相应地零件等的寿命也会缩短。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种可避免整个装置的大型化、笨重化且可确保手部的长的上下行程、也可实现手部移动速度的高速化的机器人。

为达成上述目的，本发明的机器人具有保持工件的手部，其特征在于，包括支撑所述手部且使所述手部可上下运动的第1框架和支撑所述第1框架且使所述第1框架可上下运动的第2框架，在所述第1框架内在上下方向上并列排列有使所述手部上下运动的第1滚珠丝杠和使所述第1框架相对于所述第2框架上下运动的第2滚珠丝杠，另外还收纳有直接或间接地和与所述第1滚珠丝杠一体地旋转的第1齿轮及与所述第2滚珠丝杠一体地旋转的第2齿轮连结的第1电动机，在所述第1框架的上端部配置有：与所述第1、第2齿轮中的任意一个啮合的中间齿轮、与该中间齿轮啮合的设于所述第1电动机上的小齿轮以及该第1电动机。

驱动电动机时，与该电动机连结的齿轮组旋转，随之第1滚珠丝杠和第2滚珠丝杠旋转。旋转的第1滚珠丝杠使手部相对于第1框架相对地移动。旋转的第2滚珠丝杠使第1框架相对于第2框架相对地移动。结果手部以各相对速度的合成速度上下运动，如果两相对速度相同的话则能以通常速度的2倍速度上下运动。另外，如果使电动机反向旋转的话，则手部当然能向反方向移动。

采用本发明所述的机器人的话，利用介于手部和第2框架间的第1框架、以及收纳在第1框架内的电动机、各滚珠丝杠、齿轮这些各驱动装置，可相对手部进行2段的动作。因此，如果需要将手部的上下行程长度加大的话，可将手部的相对行程长度和第1框架的相对行程长度分别各延长1/2左右即可，不用像现有技术那样只能延长支柱框架。即，相对于现有技术的只能加高支柱框架，本发明只需将支柱(即第2框架)加高所需延长距离的一半左右即可，所以支柱(第2框架)不用做成现有的那么高。换言之，虽然装置高度比现有机器人低却可使手部的上下行程比现有机器人大。因此，可得到整个装置的平衡且可延长行程，可避免整个装置的大型化、笨重化，并易于确保手部的长的上下行程长度。

另外，因为手部以通常的大致2倍速度上下移动，所以从使工件高速移动方面来说变得有利。并且，各移动机构只需以与现有技术相同的速度驱动即可，所以也没有因为高速化而对各移动机构施加大的负荷。

并且，在本发明的机器人中，各滚珠丝杠和电动机通过齿轮连结，可利用1个电动机(单一电动机)驱动两滚珠丝杠，所以可抑制电动机的增加及消耗电流的增加。

而且，因为各动作机构由滚珠丝杠构成，所以例如与皮带驱动型的现有机器人相比，可进行高精度的动作，定位精度也较高。另外从耐久性、可靠性方面来说也比有可能拉长、脱轨的带驱动型有利。

并且，因为构成利用设置在框架端部的齿轮箱(变速器)和滚珠丝杠的驱动力传递机构，所以与利用皮带、小齿轮齿条等的构成相比，可在狭小的空间配置驱动力传递机构。另外，在框架的中间部没有造成配置结构材料的障碍的物品，所以可确保设置用于得到充分的刚性的结构材料的空间。而且，即使作为整体与相同高度(行程)的机器人相比也可节省空间。

附图说明

图1是表示构成本发明机器人的滑动机构的一例的侧视图。

图2是表示齿轮箱内的齿轮组结构的俯视图。

图3是含有图1所示滑动机构的机器人的侧视图。

图4是本发明的其他实施例，表示设置有其他框架等的更加多段的滑动机构的一例。

图5是表示构成现有机器人的滑动机构的一例的侧视图。

(元件符号说明)

1工件 2手部

3第1框架 4第2框架

5第1滚珠丝杠 6第2滚珠丝杠

7第1齿轮 8第2齿轮

9电动机 21中间齿轮

具体实施方式

下面基于附图所示的实施例详细说明本发明的构成。

图1～图3表示本发明的一实施例。本发明的机器人具有保持工件1的手部2，另外本实施例的机器人包括可上下运动地支撑手部2的第1框架3和可上下运动地支撑该第1框架3的第2框架4，在第1框架3内在上下方向且并列排列有使手部2上下运动的第1滚珠丝杠5和使第1框架3相对第2框架4上下运动的第2滚珠丝杠6，另外还收纳有直接或间接地和与第1滚珠丝杠5一体地旋转的第1齿轮7及与第2滚珠丝杠6一体地旋转的第2齿轮8连结的电动机9。

更加具体地说，在本实施例中，电动机9及齿轮组(齿轮7、8、小齿轮9a、中间齿轮21等)收纳在齿轮箱22(这些也称为“驱动机构”)内。

本实施例的机器人处理的工件1例如为液晶面板用的玻璃基板这样的薄且平的板状物(参照图3)，机器人将这样的工件1在未图示的基板收纳用箱盒内存取、搬运。不过这样的板状物只是搬运对象的一例，当然也可处理板状物以外的工件1。

手部2用于保持上述工件1且进行搬运，在本申请中虽未图示但例如为多个支撑棒平行并列的叉子形状，将工件1从下侧举起并予以保持(参照图3)。另外，介于手部2和第1框架3之间有第1臂10及第2臂11(参照图3)。这些第1臂10及第2臂11用于使手部2平行移动或改变其朝向，第2臂11相对第1框架3可旋转地设置，第1臂10可旋转地设置在该第2臂11的前端部。在该第2臂11的前端部可旋转地设置上述手部2(参照图3)。再者，由这些手部2、第1臂10、第2臂11构成的搬送臂也可仅设置一个，也可根据需要设置多个。例如，图3所示的机器人具有2个一组的搬送臂，可同时搬运2个工件1。

第2框架4可以说是作为支柱发挥作用的部件，固定在相对机器人的底座12可旋转地设置的框架27上(参照图3)。在该第2框架4上设置有例如由上下2处的引导部件构成的导引件13(参照图1)。该导引件13支撑设置在第1框架3上的上下延伸的被导引部16，在上下方向引导该第1框架3。另外在第2框架4上安装有拧在第2滚珠丝杠6上的螺母部件(下面称为“第2螺母部件”)15。介于该第2螺母部件15和第2滚珠丝杠6之间虽没有特别图示但有多个钢球。由于有这些钢球，所以第2螺母部件15和第2滚珠丝杠6之间为点接触，第2滚珠丝杠6旋转时的摩擦极小。这样的滚珠丝杠机构以小的旋转力即可旋转，利用螺母的调整可使误差消失从而精度较高，可作为搬送时要求精度的输送装置使用。

第1框架3是由上述第2框架4支撑、可上下运动的部件(参照图1)。具体地说，如上所述将设置在其侧部的被导引部16由第2框架4的导引件13支撑，仅可上下移动。另外，在与该被导引部16相反的面(有手部2侧的面)上设置有同样上下延伸的导引部17。该导引部17一边支撑与导引部17相卡合的被导引部件18一边仅在上下方向进行引导(参照图1)。如果像本实施例这样存在第1臂10和第2臂11的话，被导引部件18则设置在第2臂11的支撑体28上(如果没有第1臂10、第2臂11则直接设置在手部2上)，可使搬送臂(由手部2、第1臂10、第2臂11构成)仅可上下移动。

另外，在第1框架3内将第1滚珠丝杠5和第2滚珠丝杠6两者均以轴向作为铅直的状态并列地排列。另外，为了使第1滚珠丝杠5和第2滚珠丝杠6旋转而在该第1框架3内收纳有电动机9(参照图1)。

第1滚珠丝杠5是作为使手部2相对于第1框架3相对地进行上下的输送机构作用的丝杠，在第1框架3内通过轴承19等以可旋转的状态支撑(参照图1)。在该第1滚珠丝杠5的上端附近安装有第1齿轮7并成为一体(参照图2)。电动机9的旋转通过该第1齿轮7传递到第1滚珠丝杠5。另外，在第1滚珠丝杠5的中途为与螺母部件(下面称为“第1螺母部件”)14啮合的状态。与上述的第2螺母部件15相同，介于该第1螺母部件14和第1滚珠丝杠5之间有多个钢球。由于有这些钢球，所以第1滚珠丝杠5旋转时的摩擦极小。第1螺母部件14和被导引部件18相同，如果像本实施例这样存在第1臂10和第2臂11的话，则设置在第2臂11的支撑体28上，如果没有第1臂10、第2臂11的话则直接设置在手部2上。当第1滚珠丝杠5旋转时，第1螺母部件14上下运动，可使搬送臂(由手部2、第1臂10、第2臂11构成)上下移动(参照图1、图3)。

第2滚珠丝杠6是作为用于使第1框架3上下的输送机构作用的丝杠，在第1框架3内通过轴承20等以可旋转的状态支撑(参照图1)。在该第2滚珠丝杠6的上端附近安装有第2齿轮8并成为一体(参照图2)。电动机9的旋转通过该第2齿轮8传递到第2滚珠丝杠6。另外，在第2滚珠丝杠6的中途如上所述为与第2螺母部件15啮合的状态。因为该第2螺母部件15固定在第2框架4上，所以当第2滚珠丝杠6旋转时，第1框架3与该第2滚珠丝杠6一起上下运动。再者，在本实施例中，作为第2滚珠丝杠6使用与第1滚珠丝杠5相同的丝杠，如果第1滚珠丝杠5是右旋螺纹的话，第2滚珠丝杠6也为右旋螺纹。这样两者使用相同的丝杠，从降低成本方面来说有利。

电动机9直接或间接地与第1齿轮7及第2齿轮8连结，通过这些齿轮7、8使第1滚珠丝杠5和第2滚珠丝杠6旋转。例如在本实施例中，使用与大齿轮21a和小齿轮21b同轴且成为一体的中间齿轮21传递动力(参照图2)。即，在齿轮箱内22内设置中间齿轮21，使电动机9的小齿轮9a与该中间齿轮21的大齿轮21a啮合，另外，使小齿轮21b与第1齿轮7啮合(参照图2)。第2齿轮8仅与第1齿轮7啮合。在这样的齿轮组中，动力这样传递：电动机9→小齿轮9a→中间齿轮21→第1齿轮7→第2齿轮8。在此，因为第1齿轮7和第2齿轮8直接啮合，所以本实施例的第1滚珠丝杠5和第2滚珠丝杠6总是互相反向旋转。再者，在图2中，第1滚珠丝杠5和第2滚珠丝杠6是右旋螺纹，手部2和第1框架3一起上升时的各部件的旋转方向用箭头表示。

另外，如图所示，设置有由排气风扇和吸收尘土等的过滤器构成的排气装置29(参照图1、图4)。因为本实施例的排气装置29如图所示内置在铅直延伸的第1框架3的底部，所以可以说是位于直的结构物的正下方，能有效集尘的装置，并且也是没有占用多余空间的集尘装置。

如上所述，在本实施例的机器人中，采用了用1个驱动装置(电动机9)使2个轴(第1滚珠丝杠5和第2滚珠丝杠6)同时且反向地旋转的结构，所以可总是同时进行第1框架3的升降动作及手部2的相对的升降动作。即，在具有2段滑动机构同时动作的结构的本实施例的机器人中，手部2能以通常的2倍速度升降(上下运动)，并且也可确保手部2的绝对行程(在图1中用符号S表示)是通常的2倍长度。这样，通过在分割框架的同时一并设置与分割数量相同的滑动机构，从而例如即使在需要长的行程时，也可不单纯延长框架，从装置的小型化、轻量化上说有效。

并且，在相对移动的部件(在本实施例中为第1框架3)上设置导引件(导引部17)，因为导引件位置可以不是承载支柱的框架上，所以也有可将导引件伸长到比框架上表面低的位置的优点。即，在现有装置中因为仅在支柱框架上设置导引件，所以存在手部不能下降到足够低位置的情况，但是如果采用本实施例的机器人则可使手部2下降到足够低位置(参照图1、图5)。结果是可将工件1搬运到比以往低的位置，所以工件收纳用箱盒可延长到更低位置从而增加收纳量。

再者，因为收纳有电动机9及齿轮组(齿轮7、8、小齿轮9a、中间齿轮21等)的齿轮箱22(将这些称为“驱动机构”)配置在第1框架3的上端部，所以在进行机器人(其中也包括驱动机构)的维护作业时，如果使第1框架3向低位置移动的话，具有驱动机构的位置对作业者来说易于进行维护作业的优点。尤其是当第1框架3位于最下端位置时，因为作业中该第1框架3不会继续下降(落下)，从而可相应安全地进行维护作业。再者，因为第1框架3的下端侧为空闲的空间，所以在该空间可设置由排气风扇等构成的排气装置29，通过设置这样的排气装置29，从而可用于要求在清洁环境下作业的液晶等的玻璃基板的搬送。

再者，上述实施例是本发明的较佳实施例，但是本发明并不限于此，在不脱离本发明主旨的范围内可作各种变形加以实施。例如，在本实施例中，设置2段滑动机构(即，第1框架3相对第2框架4上下运动的机构和手部2相对第1框架3相对地上下运动的机构这2个滑动机构)的同时，用1个驱动装置(电动机9)使该两滑动机构同时动作，但是这不过是一个例子，也可为3段滑动机构。即，例如也可如图4所示的机器人那样，设置介于第1框架3和第2框架4之间的可上下运动的第3框架23，通过由第3滚珠丝杠24、第3螺母部件25、未图示的齿轮、另外一个电动机26等构成的滑动机构使该第3框架23相对地上下运动(参照图4)。这样将框架进一步分割并相应地多设置滑动机构的话，则可抑制缩小时的装置总高A，也可获得更大的行程长度。

另外，在本实施例中，设置了由电动机9及齿轮组(齿轮7、8、小齿轮9a、中间齿轮21等)构成的齿轮箱22(将这些称为“驱动机构”)，但是也可不将这些第1齿轮7、第2齿轮8、中间齿轮21、电动机9及该电动机9的小齿轮9a等收纳在齿轮箱22中，而是例如配置在第1框架3的上端部。即使不收纳在齿轮箱22中而配置在第1框架3的上端部的情况，在进行机器人(其中也包括驱动机构)的维护作业时，如果使第1框架3向低位置移动的话，也有驱动机构的位置对作业者来说易于进行维护作业的优点。尤其是当第1框架3位于最下端位置时，因为作业中该第1框架3不会继续下降(落下)，从而可相应安全地进行维护作业。再者，因为第1框架3的下端侧为空闲的空间，所以在该空间可设置由排气风扇等构成的排气装置29，通过设置这样的排气装置29，从而可用于要求在清洁环境下作业的液晶等的玻璃基板的搬送。

另外，在图4所示的3段式机器人中，为了确保行程最大，在第2框架(固定框架)4的全长上配置导引部30，可导引第3框架23的被导引部件31(参照图4)。再者，如果没有必要确保使用第2框架(固定框架)4全长的行程时，也可在成为空闲的空间的第2框架(固定框架)4的下部配置驱动部。不过，电动机26等驱动部的配置位置并不限于此，例如也可配置在该第2框架4的上端侧。此时，可使第1框架3及第2框架4移动到总高的最低的最下端位置并打开设置在第3框架(中间框架)23上侧的盖子等进行维护作业，另外作业中框架也不会与第1框架3的齿轮箱22同时意外地下降，从而可相应安全地进行维护作业。另外，当然下端可设置排气机构等。

另外，在图4所示的机器人中，因为第3框架23呈围绕第2框架4的样态，所以能以最小的空间得到大的封闭截面的框架，可增大第3框架(中间框架)23的刚性。另外，追加第3框架23引起的空间增加部分通过将被导引部(相当于图1中符号16)埋入第2框架4，则对第3框架23的板厚不用直接增加导引件的厚度即可解决，也可实现小型化。

再者，第3框架23也可为大致中空的形状，但是因为没有限制配置空间那样的驱动力传递机构，所以可根据需要确保所期望的刚性并不与第2框架4干涉地简单构成适当的刚性结构。

因为2段式时没有限制配置空间那样的驱动力传递机构，即使为3段式时配置最小的驱动力传递机构即可，所以第2框架4可简单地确保充分支撑手部2、第1框架3等上段部载荷的刚性。

Claims

1.一种机器人，具有保持工件的手部，其特征在于，

包括支撑所述手部且使所述手部可上下运动的第1框架和支撑所述第1框架且使所述第1框架可上下运动的第2框架，在所述第1框架内在上下方向上并列排列有使所述手部上下运动的第1滚珠丝杠和使所述第1框架相对于所述第2框架上下运动的第2滚珠丝杠，另外还收纳有直接或间接地和与所述第1滚珠丝杠一体地旋转的第1齿轮及与所述第2滚珠丝杠一体地旋转的第2齿轮连结的第1电动机，

在所述第1框架的上端部配置有：与所述第1、第2齿轮中的任意一个啮合的中间齿轮、与该中间齿轮啮合的设于所述第1电动机上的小齿轮以及该第1电动机。

2.如权利要求1所述的机器人，其特征在于，在所述第1框架的底部设有排气装置。

3.如权利要求1或2所述的机器人，其特征在于，所述第1框架是铅直延伸的直的中空框架。

4.如权利要求1所述的机器人，其特征在于，还包括介于所述第1框架和所述第2框架之间的可上下运动的第3框架、以及使该第3框架相对地上下运动的第3滚珠丝杠及第2电动机。